Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Реслублнк

О Il И С А Н И Е (964952

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 10.10,80 (21) 2990018/24 .07 (51)M. Кя. с присоединением заявки,%

Н 02 P 9/14

Государственный как нтет (28) Приоритет но делан изобретений н открытий

Опубликовано 07 10 82 Бюллетень № 37 (5З} УДК б21.316. .722:62 1.313.322. .013.8 (088.8) Дата опубликования описания 07,10,82 (72) Авторы изобретения

В. Г. Куэенков, В. Я. Вейгандт, H. С. Несвстзев и В. Г. Несветаев (71) 3аявитель

Ленинградское электромашиностроительное объединение

"Электросила" им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства для автоматического возбуждения синхронных генераторов, преимущественно тех к которым предъявляются повышенные требования по надежности н качеству выходного напряжения.

Известно устройство для автоматического возбуждения синхронных генераторов, которое имеет в своем составе управляемый преобразователь на тиристорах, систему широтного управления выходным напряжением преобразователя, на входе которой установлен транзисторный ключ, управляемый измерительным органом на полупроводниковых элементах 11).

Это устройство имеет недостаточную нздежность, так как выход из строя одного из элементов измерительного органа, например транзистора или стабилитрона, может привести к форсировке или расфорсировке возбуждения и, как следствие, к аварийному режиму синхронного генератора.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического возбуждения синхронных генераторов, содержащее подклю1 ченный к обмотке возбуждения синхронного генератора тиристорный преобразователь, систему широтного управления указанным преобразовзтелем, на входе которой установлен

5 управляемый ключ на полупроводниковых элементах, основной широтно — импульсный регулятор напряжения, выход которого связан с цепями управления управляемого ключа, и резервный регулятор напряжения, при этом

IO измерительные входы обоих регуляторов соединены с одинаковыми выводами якорных цепей синхронного генератора(21.

Известное устройство так же имеет недостаточную надежность, так кзк выход из строя

15 любого из регуляторов напряжения, приводящий к закрытию одного нз последовательно включенных транзисторных ключей, приводит к

:развозбуждению генератора и в эксплуатации может создать аварийную ситуацию. Вторым недостатком указанного устройства является то, что различное исполнение основного и резервного регуляторов направжения не позволяет получать одинаковое качество напряжения

964952 на выходе синхронного генератора до и после их переключения.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены двухвходовый 5 логический элемент И-НЕ, два ключевых элемента и два пороговых элемента со сбросом, а резервю и регулятор выполнен аналогично с основным, при этом выход логического элемента И вЂ” НЕ подключен к входу управляемого ключа, а каждый из входов логического элемента И вЂ” НЕ соединен с выходом одного из ключевых элементов, вход которого через соответствующий пороговый элемент са сбросом соединен с выходом одного из регуляторов 15 напряжения.

Ключевые элементы выполнены на транзисторных oIlTpoH»x, светоизлучающий элемент которых подключен к выходу порогового элемента со сбросом, а фототранзисторы подключены щ ко входам логического элемента И--HF..

Поставленная цель достигается также тем, что дополнительно введен источник постоянного тока, а управляемый ключ выполнен на трантранзисторном аптроне, при этом светоизлучающий элемент подключен к выходу логического элемента И--HF., фататранзистар включен на входе системы широтного управления тиристорного преобразователя, а питание логического элемента И вЂ” НЕ производится ат дополнительно- зо го источника постояннога тока.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для автоматического возбуждения синхронного генератора с диадным возбудителем и подвозбудителем; на фиг. 2 — прин35 ципиальная схема одного из возможных вариантов порогового элемента со сбросом и ега подключение к регулятору напряжения и полупроводниковому ключу «а транзисторном оптроне; на фиг. 3 -- принципиальная схема устрой40 ства с электрической развязкой входной и выходной цепей управлясмога ключа с помощью оптронных приборов; на фиг. 4 — принципиальная схема устройства с совмещением управляемого ключа на входе системы ширатного уп4 равления преобразователей с выходным транзисторным ключем логического элемента.

Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора (фиг. 1, 3 и 4), содержит два широтно -импульсных ре гуля тара напряжения 1 и 2, имеющих на выходе транзисторные ключи 3 и 4 соответственно, преобразователь на тиристорах 5, подключенный на стороне постоянного така к обмотке возбуждения возбудителя 6 (фиг. 1) или синхронного генератора 7 (фиг. 3 и 4), а на стороне лере- 55 менного тока — к обмоткам нозвозбудителя 8 (фиг. 1), возбудителя 6 (фиг. 3) или трансформатора 9 (фиг. 4), систему 10 пэиратнога управления выходным напряжением преобразователя на тиристорах с установленным на входе управляемым ключом на транзисторе 11 (фиг.1), логический элемент 12 в виде диодно — транзисторного элемента с выходным транзисторным ключом 13, два пороговых элемента со сбросом 14 и 15, и имеющих на входе и выходе транзисторные ключи 16, 17 и 18, 19 соответственно, а также конденсатор 20 и стабилитрон 21 (фиг. 2), два полупроводниковых ключа на транзисторных оптронах 22 и 23, светодиоды которых подключены к выходам пороговых элементов со сбросом 14 и 15, а фототранзистарь| подключены последовательно во входные цепи лигического элемента 12, неуправляемый выпрямитель 24, на стороне постоянного тока подключенный к обмотке возбуждения синхроннага генератора 7 (фиг. 1) или возбудителя 6 (фиг. 3), а на стороне переменного тока — к обмоткам возбудителя 6 (фиг. 1) или подвазбудителя 8 (фиг. 3), источник настоянного тока 25 (фиг. 3). питающий логический элемент 12 с подключенным к ега выходу свето-диодом 26 управляемого ключа, имеющего ва входной цепи указанный светодиод 26 и в выходной — фотатранзистор 27, и трансформатор тока 28 à цепи нагрузки синхронного генератора 7 (фиг. 1 — 4), выход которого под ключеп ко входам регуляторов напряжения 1 и

2 с целью обеспечения режимов параллельной работы.

Устройство для автоматического возбуждения синхроннага генератор» работает следующим образом.

В статических режимах работы, когда напряжение синхронного генератора 7 (фиг. 1) поддерживается на определенном уровне, в силу одинакового исполнения и настройки, регуляторы напряжения 1 и 2 при равных уставках напряжения создают на выходах синхронные последовательности периодических прямоугольных импульсов, скважность которых устанавливается измерительными органами регуляторов

1 и 2, па откланеник измеряемой величины, т. е. напряжения синхрошгого генератора 7.

При наличии импульсов на выходе регуляторов напряжения 1 и 2, т. е. при закрытых транзисторных ключах 3 и 4, транзисторные ключи

16 и 18 на входе пороговых элементов 14 и 15 насыщены, при наличии пауз — наоборот закрыты. Этим обеспечивается заряд и разряд конденсатора 20 (фиг. 2) в течение одного периода следования укаэанных импульсов. Постоянные времени цепей заряда и разряда конденсатора 20 выбраны такими, что напряжение на них при чередовании на выходе регуляторов 1 и 2 импульсов и пауз любой скважности не достигает величины, достаточной для срабатывания стабилитронов 21, .и транзисторные

964952 ключи 17 и 19 пороговых элементов 14 и

15 остаются закрытыми, что обеспечивает протекание токов через светодиоды транзисторных оптронов 22 и 23 и, соответственно, открытое состояние их фототранзисторов. S

Последнее обстоятельство обеспечивает поступление импульсов с выходов регуляторов напряжения 1 и 2 на диодные входы логического элемента 12, и так как импульсы и паузы регуляторов следуют синхронно, то логический элемент 12, реализуя операцию И вЂ” НЕ, через транзисторный ключ 11 и систему широтного управления 10 в соответствии со скважностью выходных импульсов регуляторов 1 и 2 устанавливает на выходе преобразователя на тиристорах 5 определенную величину среднего напряжения,а, в конечном итоге, через возбудитель 6 и выпрямитель 24 и величину тока возбуждения, необходимую для поддержания напряжения синхронного генератора 7 в дан- 20 ном режиме.

При изменении нагрузки синхронного генератора происходит изменение напряжения на входах регуляторов 1 и 2, соответственно изменяется и скважность их выходных импуль- 25 сов. Это указанным образом обеспечивает изменение тока возбуждения на величину, необходимую для компенсации реакции якоря и стабилизации напряжения синхронного генератора 7 с заданной точностью. ЗО

При выходе из строя одного из регуляторов напряжения 1 или 2 таким образом, что на его выходе появляется непрерывный сигнал, состояния выходного транзисторного ключа

17 или 19, связанного с ним порогового элемента 14 или 15, и соответствующего ключа на транзисторном оптроне 22 или 23 «е изменяются и, следовательно, на одном из входов логического элемента 12 появляется также непрерывный сигнал. Поэтому поступающая на второй вход последовательность выходных импульсов от исправного регулятора обеспечивает переключение выходного транзисторного ключа 13 логического элемента 12 и нормальную работу всего устройства.

Выход из строя одного из регуляторов напряжения 1 или 2 таким образом, что на его выходе сигнал отсутствует, приводит, к запиранию транзисторного ключа 16 или 18 на входе, связанного с ним порогового элемента 14

50 или 15, конденсатор 20 начинает заряжаться и, когда его напряжение достигает определенного уровня, открывается стабилитрон 21 и, соответственно, транзисторный ключ на выходе 17 или 19. Вследствие этого ток через светодиод транзисторного оптрона 22 или 23 не протекает,55 и его фототранзистор закрывается, отключая от входа логического элемента 12 неисправный ,регулятор напряжения. Логический элемент 12 работает как обычный транзисторный ключ с одним входом и обеспечивает нормальную работу устройства от одного исправного регулятора. Время заряда конденсатора 20до напряжения, открывающего стабилитрон 21 выбрано таким, что отключения от выходных цепей регуляторов напряжения 1 и 2 от входов логического элемента 12 в динамических режимах работы синхронного генератора 7, например, при сбросах нагрузки, когда устройство должно обеспечивать расфорсировку возбуждения, исключается.

Возможна работа устройства и при разных установках напряжения регуляторов и 2.

В этом случае регулятор, имеющий более высо-:, кую уставку напряжения, создает на выходе непрерывный сигнал. При этом, как указывалось, обеспечивается нормальная работа устройства от второго регулятора, в данном случае с более низкой уставкой напряжения, который и определяет уровень выходного напряжения синхронного генератора 7. С выходом из строя работающего регулятора функции регулирования переходят к регулятору с более высокой уставкой напряжения.

Работа устройства ггри вариантах исполнения, показанных на фиг. 3 и 4, аналогична. Разница состоит лишь в том, что в устройстве, изображенном на фиг. 3, преобразователь на тиристорах 5 и система широтного управления 10 с выходным фототранзистором 27 управляемого ключа размещены на роторе синхронного генератора 7, а логический элемент 12 со светодиодом 26 управляемого ключа подсоелиненьI к отдельному источнику гштания 25.

В устройстве, показанном па фиг. 4, преобразователь на тиристорах 5 подключен к трансформатору 9 и имеет простейшую систему управления в виде разделительных диодов, с одной стороны подключенных к управляю-. щим электродам тирисгоров. с другой — объединенных в одну точку. управляемым ключом, с помощью которого общая точка разделительных. диодов подключается к анолам тиристоров для включения последних по широтному принципу регулирования, служит выхочпой транзисторный ключ 13 логического элемента

) э

Применение в устройстве в качестве основного и резервного одинаковых широтно-импульсных регуляторов напряжения и использование таких простых средств, как пороговые элементы, ключи на оптронных приборах н логический элемент для обеспечения нормальной работы устройства при любой из возможных неисправности одного из регу.тяторов повышает надежность устройства и обеспечивает высокое качество напряжения синхронного генератора независимо от того. какой пз регу9649

7 ляторов вышел из строя, основной или резервный.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора, содержащее тиристорный преобразователь, снабженный выводами для подключения к обмотке возбуж- 1О дения синхронного генератора или возбудителя синхронного генератора, систему широтного управления указанным преобразователем, на входе которой установлен управляемый ключ на полупроводниковых элементах, основной ши-1 ротно — импульсный регулятор напряжения, выход которого связан с входом управляемого ключа, и резервный регулятор напряжения, из. мерительные входы указанных регуляторов соединены с. одноименными выводами якорных о цепей синхронного генератора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены двухвходовый логический элемент И вЂ” HE, два ключевых элемента и два пороговых элемента со сбросом,yg а резервный регулятор выполнен аналогично основному, при этом выход логического элемента И вЂ” HE подключен к входу управляемого ключа, а каждый из входов логического зле52 8 мента И вЂ” HE соединен с выходом одно о из ключевых элементов, вход которого через соответствующий пороговый элемент со сбросом соединен с выходом одного из регуляторов напряжения.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что ключевые элементы выполнены на транзисторных оптронах, светоизлучающий элемент которых подключен к выходу порогового элемента со сбросом, а фототранзисторы подключены к входам логического элемента И вЂ” НЕ.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что дополнительно введен источник постоянного тока, а управляемый ключ выполнен на транзисторном оптроне, при этом светоизлучающий элемент подключен к выходу логического элемента И вЂ” HF, фототранзистор включен на входе систеМы широтного управления тиристорным преобразователем, а цепь питания логического элемента И--Ш:. подключена к дополнительному источнику постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 216823, кл. Н 02 Р 9/14, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР N" 652052, кл. H 02 P 9/14, 1977.

964952

Составитель А. Лебедев

Техред Е. Харитончик

Редактор Т. Парфенова

Корректор H. Буряк

Эаказ 7686/45

Тираж 721

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д, 4/5

Подписное

Филиал ПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4